В журнале Scientific American описывается следующее: «Если построить лестницу между Землей и Луной, то единственным материалом, способным преодолеть такое большое расстояние, не будучи разорванным собственным весом, будут углеродные нанотрубки».
Углеродные нанотрубки — это одномерный квантовый материал с особой структурой. Их электро- и теплопроводность обычно в 10 000 раз превышает проводимость меди, прочность на разрыв в 100 раз выше, чем у стали, но при этом их плотность составляет всего 1/6 плотности стали и т. д. Они являются одним из самых практичных современных материалов.
Углеродные нанотрубки представляют собой коаксиальные круглые трубки, состоящие из нескольких или десятков слоёв атомов углерода, расположенных в форме шестиугольника. Расстояние между слоями составляет приблизительно 0,34 нм, а диаметр обычно составляет от 2 до 20 нм.
Термопластичный полиуретан (ТПУ)широко используется в таких областях, как электроника, автомобилестроение и медицина, благодаря своей высокой механической прочности, хорошей обрабатываемости и превосходной биосовместимости.
Путем смешивания расплаваТПУс использованием проводящей сажи, графена или углеродных нанотрубок можно изготавливать композитные материалы с проводящими свойствами.
Применение композиционных материалов на основе смеси ТПУ и углеродных нанотрубок в авиационной отрасли
Авиационные шины — единственные компоненты, которые соприкасаются с землей во время взлета и посадки, и всегда считались «жемчужиной» шинной промышленности.
Добавление композитных материалов на основе смеси термопластичного полиуретана и углеродных нанотрубок в резину протектора авиационных шин придает ей такие преимущества, как антистатичность, высокая теплопроводность, высокая износостойкость и высокая прочность на разрыв, что улучшает общие эксплуатационные характеристики шины. Это позволяет равномерно передавать статический заряд, генерируемый шиной при взлете и посадке, на землю, а также способствует снижению производственных затрат.
Несмотря на то, что углеродные нанотрубки имеют наноразмеры, они способны улучшать различные свойства резины. Однако при их применении возникает множество технических проблем, таких как плохая диспергируемость и разлетание частиц в процессе смешивания резины.Проводящие частицы ТПУимеют более равномерную скорость диспергирования, чем обычные полимеры на основе углеродного волокна, с целью улучшения антистатических и теплопроводных свойств в резиновой промышленности.
Проводящие частицы из термопластичного полиуретана (ТПУ) из углеродных нанотрубок обладают превосходной механической прочностью, хорошей теплопроводностью и низким удельным объёмным сопротивлением при использовании в шинах. При использовании проводящих частиц из ТПУ из углеродных нанотрубок в транспортных средствах специального назначения, таких как цистерны для перевозки нефтепродуктов, легковоспламеняющихся и взрывоопасных грузов и т. д., добавление углеродных нанотрубок в шины также решает проблему электростатического разряда в автомобилях среднего и высокого класса, дополнительно сокращает тормозной путь шин на сухой и мокрой дороге, снижает сопротивление качению, снижает уровень шума и улучшает антистатические свойства.
Применениепроводящие частицы углеродных нанотрубокна поверхности высокопроизводительных шин продемонстрировал свои превосходные эксплуатационные преимущества, в том числе высокую износостойкость и теплопроводность, низкое сопротивление качению и долговечность, хороший антистатический эффект и т. д. Он может быть использован для производства высокопроизводительных шин, безопасных и экологически чистых, и имеет широкие рыночные перспективы.
Применение смеси углеродных наночастиц с полимерными материалами позволяет получать новые композитные материалы с превосходными механическими свойствами, хорошей проводимостью, коррозионной стойкостью и электромагнитным экранированием. Полимерные композиты на основе углеродных нанотрубок рассматриваются в качестве альтернативы традиционным интеллектуальным материалам и в будущем будут находить всё более широкий спектр применения.
Время публикации: 28 августа 2025 г.